分段充填采矿法在大岭矿的试验研究.pdf

分段充填采矿法在大岭矿 的试验研究 东 北 大 学 - T p ． 【 摘 要 】大岭矿矿床地质及开采技术条件复杂，是国内有色矿山少有的难采矿体。 本文主要介绍了上 向分 段肢 结 充填 采矿 j 圭在该矿 的试 验 研究 关键词 分段充填采矿法 回采进路回采顺序 r一 一 TES T S TUDY oF S UB LEVE L M ETH 0DⅡ、 J DAL G M E N0r t h ㈣Un i v e r s i t y LI O I n g wa n g 【A 联 T RA c T】Th e g e o l o g y a n d mi n l n g c o n d i t i o n o f d e p o s i t s i s c o mp l i c a t e d i n Da l i n g Mi n e , i t i s 01 1 12 of mo s t d i f f i c ul ty o bo di e s f o r mi n i n g in Chi na ． Thi s pa p e r i n t r o duc e d t h e t e s t s t ud y of u pwa r d s u l Me v d 棚 h me t ho d i n t hi s m i n e ． KEY W ORDS S u b l e v e l f i l l i n g me t h o d S t o p e dr i f t a c t i v e wor king s S t op pi n g s e q ue n c e 1 前 言 近年来 ，随着无轨 采矿设备的推广 、充 填工艺的完善以及其它技术的更新，促进了 充填 采矿法的发展，实现了作业机械化 ，形 成了许多新的回采方案，拓宽了其应用范围。 分段充填采矿法就是水平分层充填采矿法的 一 种变形方案 ，自7 0 年代初产生以来 ，在国 外矿山得到了推广应用 。 分段充填 采矿法是水平分层充填法和分 段崩落法组成的联合采矿法 。其主要特点是 将 采矿 场划 分 为若干 分段 ，在 分段巷道 中进 行 凿岩 爆破 、出矿及 充填 ，省 去 了水平分 层 充填法中的矿柱 ，利于连续回采和挤压爆破 。 因此 ，该方法综合 了分段崩落法和水平分层 充填法的优点，是一种很有发展前途的新的 充填采矿法 。 2 矿床 地质及开采 技 术经济 条件 2 ． 1 矿床地质特 征 大岭矿矿体是经多次蚀变而成的浸染硫 化铜镍矿床。矿体形态呈两翼薄 、中间厚的 凹形，地表有露头，自旺 向 N W倾斜，倾角 4 o 。左右 ，厚度在轴部达 3 0 --5 0 m ，两翼变 薄为 1 ～1 5 m。矿体赋存在橄榄辉岩中，已探 明矿体赋存在 3 7 5 ～一1 1 0 m。在矿体的 N E 和 S W 向外侧矿岩接触线上有 F 、F 2 两大断 层 带 ，断层带 内岩石极 为破 碎 ，结 构疏 松 。 矿石有橄榄辉岩和蚀变辉岩三种，位于轴部 的多为橄榄辉岩 ，矿石品位较高，构造欠发 育，稳固性较好 。但在局部也有厚度不等的 蚀变辉岩带 其稳固性较差 。橄榄岩分布在 矿体的凹部，品位一般，裂隙较发育 ，稳固 性较差；蚀变辉岩多位于靠近 F 、F 2 断层部 位，品位较低，构造发育，稳固性更差 。矿 石坚固性系数 f 2 --3 。矿体上下盘围岩分 别为黑云母片麻岩 、橄榄岩。巷道揭露表明， 岩石比较稳固，但在矿体与围岩接触带上， 丹 段充 填采 矿{ 击在大 岭矿 的试验 研 究 李请 望 邮编 1 1 0 0 0 6 八 曼 币 维普资讯 有一些较小 的破碎带。 由于 矿体 在成矿 过程 中和成 矿后 多次蚀 变挤压等 物理 力学作 用下 ，矿石 构造较为 复 杂 ，有 纵 向节理 、横 向节 理 和斜 交节 理等 ， 其中又以纵向节理为主，往往将矿石切割成 不同尺寸的块状体 ，节理面多数未裂开，很 少含水，极少数节理面 间含低粘性充填物 。 矿体内含有较 多的片理化带，是经石墨化的 橄榄辉 岩 ，表面 光滑 ， f 0 --I， 遇水膨胀 泥化 。 2 ． 2 开采技术经济条件 大岭矿的生产，具有以下技术经济特点 I 地表不允许陷落 。由于该地区为雨 季多发区，同时岩石移动带附近有一河流 ， 故需预 防地 表 产生 大量裂纹与 沉降 ，以免 水 源 诵八矿坑 。 2 严格控制贫化率 。由于该矿矿石品 位低但易于选矿。从经济角度看 ，必须严格 控制贫化率 。 3 加强回采进路的支护 。矿石的稳固 性一般 ，受构造错动的影响，回采进路中经 常产生 冒顶，片帮。因此，在掘进和采矿中 必须加强回采进路 的支护 。 4 矿山规模属于小型。由于选厂冬季 停 产 ，对矿山充填 系统尾砂供应带来不便 。 3采矿 方法 的试验研 究 3 ． I 采 矿方 法 的试验 3 ． I ． 1 矿块布置和构成要素 采矿方法试验地点布置在 2 0 0 ～1 5 0 m水 平 ． 1 5 0 m水平为阶段运输水平．在此阶段 内分段充填采矿法试验布置了三个分段 ，分 段高度从上至下依次选取为 1 7 1 5 m和 1 2 m。 开采矿体形态为一倾角 4 0 。的凹面柱状 体，从平面上看 ，呈半月型，并且外边沿有 F- 、 F t 两个大断层。分析这些开采技术条件 ， 并根据分段充填采矿法的结构与可能选用的 出矿设备，决定整个矿体平面划为盘区开采。 在矿体分段水平的轴部 ，掘进一分层道 ，然 后在其两侧垂直地掘进回采进路，直至矿体 两翼，矿体平面划为两个盘区分别开采，见 图 I 。 图 1 1 6 8 m水平分层平面图 l 一褶矿井 ；2 一圊采进路 3 一分层逋 ；4 通 风泄水井 盘区内进路规格 3 m3 m ，拱形断面 ，进 路间距 8 m ， 长度即为矿体侧至分层道的距离 。 3 ． I 2采场生 产工艺 从阶段沿脉运输巷道掘脉外斜坡道，经 斜 坡遭螺旋 上升至分 段水平 ，由分段巷遭 分层道进入盘区回采巷道 进路 。采场 内设一条溜矿井 ，一条脉外溜井，采场轴向 上盘设置通风泄水井等工程 图 I 。 本方法中不设置切割天井，其自由面和 补偿空间是利用进路巷道和充填体 的部分压 缩空 间 。采场结 构及 回采工 艺见 图 2 。每分 段下部回采巷道用于凿岩爆破和出矿 ，上部 回采巷道用于充填和回风 。 回采工作由阶段下部往上逐分段进行 ， 矿块为菱形方案 ，每回采循环结束后进行充 填 ，回采工作包括凿岩 、 爆破 、通风 、局部 采场 支护和采 场 出矿等 。 凿岩采用 Y G Z一9 0凿岩机 ，扇形布置炮 孔．中深孔落矿，见图3 。试验崩矿步距 4 ． 5 m 每循环布置 6 排炮 L ，最后一排不装药 ．以 减少对眉线的震动破坏 。最小抵抗线 I ． 5 m． 一 2 有 色 矿 山～一 l 9 9 8 6 维普资讯 图 3 炮孔布置 爆破开始使用粉状铵松蜡炸药及 2 岩石 炸药，由于返粉及气味大，后又试验采用多 孔粒状铵油炸药 。起爆方式为火雷管 一导爆 管 一导爆索起爆，并且实行排内、排间分段 微差爆破 。由于本采矿法没有专门的切割槽， 且分段度大 I 2 ～1 7 m ， 并且考虑充填体的 稳定性，不宜过早揭露充填体 ，以免贫化大。 在试验 中采用倾斜扇形布置炮孔 ，在排内实 行 微差 爆破 ，尽 量为 落矿 提供 良好 的 空 间， 这种无切割井的落矿方式 ，补偿系数 2 0 ％左 右 ，每米炮孔崩矿量 3 ‘炸药单耗 0 ． 6 k g ／ t 。 对爆破后局部不稳固区，采用喷锚支护 或锚杆加金属网联合支护 ，喷层厚度为 1 O 0 J 采场出矿使用电动铲运机端部出矿 ，型 号 wl o一1 5型 ，铲 斗容积 为 1 ． 5 m 。盘 区 内矿石送至就近 的溜矿井 ，平均运距 9 0 m， 出矿能 力 7 5 t ／ h。 充填系统采用管遘自流输送，由地表充 填站经 l O O m m输送管道送到采场，充填倍 线 3 ， 充填能力 5 0 m ／ h 左右 。 充填材料选取 一] O mm 下的水 淬炉渣 、 经旋 流器 的尾砂和 4 2 5 硅酸盐水泥 ，以炉渣 尾砂 水泥为 3 7 1 的比例制浆，输送到采 场空区，形成的充填体强度不低于 I MP a ，实 践证明可以满足采场强度要求 。 采场充填时，需在空区眉线以外 7 0 0 m m 处的进路内构筑一木挡墙进行堵漏，见图 4。 为了保证堵漏效果 ，在挡墙内的木板壁订上 草袋与麻袋，并在挡墙与岩壁的接触处喷上 一 层密实 的混凝土浆 。充填从上分段进路内 架设临时充填管线，采场内吊起一根 I 3 m长 的硬塑 管 7 6 mm ，周 围钻孔并 缠上麻 袋 ， 下 IZ l 伸入下分段进路内溢流脱水 。当充填料 充至上分段水平时，充填高度应略高于进路 底板 因为充填料的沉降 ，并用一道岩土坡 拦截住充填料外流 ，同时泾流脱水 。 3 ． I 3 回采顺序 从盘区内回采进路揭露矿体的实际情况 分段充填采矿j 圭 在尢岭矿 的试验研究李清望 邮编 l _ 0 0 0 6 3 维普资讯 图 4 充填挡 墙结构 图 I 回采进路Ⅱ一充填空区 】 一术撑 ；2 立柱； 3 一术板 d 一混壤土层． 5 麻袋 6 一草袋 ；7 一硬塑昔 看 ， 矿岩稳 固性比设计预料的要差 ， 巷道 的支 护 维修 量 大 ， 成本 高 。对于 本 采矿方 法来 说 采场的工作顶板即是回采进路的顶板 ， 因此回 采进路的破坏与否是开采技术的关键。 生产中 盘区内各巷道采用了光面爆破及喷锚网联合 支护等技术措施， 保证 了巷道的完好。 回采进 路的失稳， 是由于采掘工作扰动了原岩应力的 高应力区，两侧进路为低应力区，故虚采取 先 中央后两侧的进路回采顺序 。同时回采或 掘进的各进路问保持超前关系，形成阶梯状 工作面 ，使每 条进 路逐 渐 进入 应 力集 中区 。 在一个进 路 内回采时 ，后退式 回采到分层 道 时 ，留下 2 ～2 ． 5 m 的进路长度 ，另一盘 区的 对应 进路亦 留 2 --2 5 m 长 ，连同分层 道 ，最 后统一 回采 。由于 分层道滞 留时 间长 。结构 复杂应 加强保护 ，以免 产生 过大的应力集 中 。 矿山的生产实践表明，同一分段内的水 平进路问影响不大，很少片帮 、鼓帮，即矿 山水平应力值小，但上下分段的回采扰动大 ， 容易顶板 冒落，因此矿山不宜上下分段对应 进 路或盘 区 同时 回采 。如果下 分段 的左侧盘 区 已经开 采完 ，此 时正在开 采右侧盘 区，可 以在 上分 段的左侧盘 区 回采。 由于 本矿 的矿 体形状 特 点 ，决定 了矿 体 工作 面 比较 集 中 ， 所以尽量不要使上下分段产生应力叠加 ，形 成承压带，以免发生多分段贯通的恶性事故 。 4 结 语 平衡 ， 所以为保证回采进路的稳定， 除加强支 矿山的试验研究证明，分段充填法回采 护外， 还应合理安排回采顺序 ，以控制地压 。 方案优于上向或下向分层充填法，并且大幅 在同一分段水平内，可以强化 ，集中作 度地提高了采矿技术经济指标 。 业 ，先采一个盘 区，后采另一盘区。在盘区 在我国有色金属和黄金矿山中，矿岩中 内回采时，垂直于分层道的各进路未端 ，由 等稳固、 倾斜或缓倾斜的中厚矿体 ，占绝大多 于 F 1 、F 2 断层的存在 ，支护困难，故采用从 数 ，分段充填法将是可行方案。 因此，分段充 矿体边界至中央 的后退式回采；平行于分层 填法的推广使用将是改进和提高充填法的有 道的矿体 区域 ，矿 山观测表 明，中央进 路为 效途 径 。 ⋯⋯⋯一⋯ ⋯⋯一⋯_ ‘ 一⋯ ⋯⋯一⋯ ⋯ ⋯一0⋯⋯一⋯t ⋯-⋯⋯ l 』 一 接 I 9止 3由于历史上的原因 ，银洞坡金矿 老尾矿库尾矿含金、银较高，又有可利用的 2 5 0 t ／ d全泥氰化炭浆厂的闲置设备和新尾矿 堆存再处理的尾矿 ，为老尾矿库尾矿资源的 再利用创造了十分有利的条件 ，因此 ，投入 少 ，成本低 ，经济效益十分显著 。 4氰渣浮选利用了原来旧浮选厂闲 置 的设备 ，只添置了压滤部分及储矿部分 ， 投入 少 ，产出高 ，综合 回收 了氰渣 中的有 价 金属，回收率达到了较高的水平 ，并使滤液 返回利用，减少了污染 。 5 在对氰渣浮选的研究中，解决了超 细矿 泥 的选别难 题 ，使 超细矿泥 浮选获 得 了 较好 的技术指标。 6 但在尾矿炭浸工艺中，银的侵出率 较低 ，氰渣浮选中锌 、硫没有得到回收 ，这 是 今后研 究 的主要技 术课题 。 有 色矿 山 】 9 9 8 维普资讯